摘要：抗体在生物医学领域具有广泛的应用，从疾病诊断到治疗，抗体的独特特异性和高效性使其成为不可或缺的工具。然而，完整的抗体分子在某些应用中存在局限性，例如其较大的分子量可能限制其在组织中的渗透能力，或者其Fc段可能引发不必要的免疫反应。因此，对抗体进行片段化以获得具
引言
抗体在生物医学领域具有广泛的应用，从疾病诊断到治疗，抗体的独特特异性和高效性使其成为不可或缺的工具。然而，完整的抗体分子在某些应用中存在局限性，例如其较大的分子量可能限制其在组织中的渗透能力，或者其Fc段可能引发不必要的免疫反应。因此，对抗体进行片段化以获得具有特定功能的片段成为研究的热点。F(ab')₂片段是其中一种重要的抗体片段，它保留了抗体的抗原结合能力，同时去除了Fc段，具有较小的分子量和较低的免疫原性，在生物医学研究和应用中展现出巨大的潜力。
F(ab')₂片段的结构与特性
F(ab')₂片段是由两个Fab片段通过二硫键连接而成的二聚体，每个Fab片段包含一个抗原结合位点。与完整的抗体相比，F(ab')₂片段去除了Fc段，因此其分子量较小，约为100 kDa左右，这使得它在组织中的渗透能力更强，能够更有效地到达靶组织或细胞。此外，由于缺乏Fc段，F(ab')₂片段在体内引起的免疫反应也相对较低，减少了免疫相关的副作用。这些特性使得F(ab')₂片段在免疫诊断、免疫治疗以及药物递送等领域具有独特的优势。
F(ab')₂片段的制备方法
酶解法
酶解法是制备F(ab')₂片段的经典方法，常用的酶为胃蛋白酶（Pepsin）。胃蛋白酶在酸性条件下能够特异性地切割抗体的Fc段，生成F(ab')₂片段。具体步骤如下：
1. 抗体溶液的准备：将目标抗体溶解于适当的缓冲液中，通常使用0.1 mol/L的柠檬酸缓冲液（pH 3.0）。
2. 酶解反应：按照一定比例（通常为抗体：胃蛋白酶 = 20:1，w/w）加入胃蛋白酶，将反应体系置于37℃水浴中进行酶解反应，反应时间一般为2 - 4小时。
3. 反应终止：酶解完成后，需要立即终止反应。通常通过调节pH值至中性（如加入适量的1 mol/L Tris-HCl缓冲液，pH 8.0）来终止反应。
4. 纯化：酶解后的产物需要经过纯化，以去除未反应的抗体、胃蛋白酶以及其他杂质。常用的纯化方法包括凝胶过滤层析（如Sephadex G-25）和离子交换层析。凝胶过滤层析可以有效去除小分子杂质，而离子交换层析则可以根据抗体片段的等电点进行进一步纯化。
酶解法制备F(ab')₂片段的优点是操作相对简单，成本较低，适合大规模生产。然而，该方法也存在一些缺点，例如酶解反应条件较为苛刻，需要精确控制pH值和温度，否则可能导致抗体过度降解或未完全降解。此外，酶解后的产物需要经过严格的纯化步骤，以确保F(ab')₂片段的纯度和活性。
化学合成法
随着蛋白质化学和基因工程技术的发展，化学合成法也成为制备F(ab')₂片段的一种方法。化学合成法主要是通过基因工程技术将抗体的重链和轻链基因进行改造，使其在表达过程中直接生成F(ab')₂片段。这种方法的优点是可以精确控制抗体片段的序列和结构，能够制备出具有特定功能的F(ab')₂片段。然而，化学合成法的工艺较为复杂，成本较高，且需要专业的基因工程技术和蛋白质表达系统，因此在实际应用中受到一定限制。
重组表达法
重组表达法是近年来发展起来的一种制备F(ab')₂片段的新方法。该方法利用重组DNA技术，将抗体的重链和轻链基因分别克隆到表达载体中，然后在宿主细胞（如大肠杆菌、酵母或哺乳动物细胞）中进行表达。通过优化表达条件和后处理工艺，可以直接获得F(ab')₂片段。重组表达法的优点是可以获得高纯度、高活性的F(ab')₂片段，且可以通过基因工程手段对其进行改造，以满足不同的应用需求。然而，重组表达法需要复杂的基因操作和表达系统优化，技术门槛较高，且表达产量可能受到限制。
F(ab')₂片段的应用
免疫诊断
在免疫诊断领域，F(ab')₂片段由于其较小的分子量和较低的免疫原性，能够更有效地结合抗原，提高诊断的灵敏度和特异性。例如，在酶联免疫吸附试验（ELISA）中，使用F(ab')₂片段作为检测抗体可以减少背景信号，提高检测结果的准确性。此外，F(ab')₂片段还可以用于免疫组化染色，能够更深入地渗透组织切片，提高染色效果。
免疫治疗
在免疫治疗中，F(ab')₂片段的应用也显示出独特的优势。由于其缺乏Fc段，F(ab')₂片段在体内引起的免疫反应较低，减少了免疫相关的副作用。同时，其较小的分子量使其能够更有效地到达肿瘤组织或其他靶组织，提高治疗效果。例如，在癌症治疗中，F(ab')₂片段可以与化疗药物或放射性同位素结合，形成抗体药物偶联物（ADC），实现对肿瘤细胞的精准打击。
药物递送
F(ab')₂片段还可以作为药物递送载体，将药物特异性地递送到靶组织或细胞。通过将药物与F(ab')₂片段进行化学偶联或物理包载，可以实现药物的靶向递送，提高药物在靶组织中的浓度，减少药物在非靶组织中的分布，从而降低药物的毒副作用。例如，在神经系统疾病治疗中，F(ab')₂片段可以将药物递送到血脑屏障难以穿透的脑组织中，提高药物的疗效。
结论与展望
F(ab')₂片段作为一种重要的抗体片段，在生物医学研究和应用中具有广泛的应用前景。其制备方法多样，包括酶解法、化学合成法和重组表达法，各有优缺点。随着技术的不断进步，F(ab')₂片段的制备工艺将更加成熟，其在免疫诊断、免疫治疗和药物递送等领域的应用也将更加广泛。未来的研究方向可能包括进一步优化F(ab')₂片段的制备工艺，提高其产量和纯度；探索新的应用领域，如基因治疗和细胞治疗；以及开发新型的F(ab')₂片段衍生物，以满足不同的临床需求。总之，F(ab')₂片段的研究和应用将为生物医学领域的发展提供重要的支持和推动力。
来源：斯达特生物